雙頻激電法在湖南平江仁里礦區(qū)鉛鋅礦找礦勘查中的應用

曾美強，蘇俊男，王磊帥，張立平，黃小強，溫海亮，周芳春

（湖南省核工業(yè)地質局三一一大隊，湖南 長沙 410100）

隨著區(qū)內找礦勘查持續(xù)深入，地質勘查程度的逐步提高，地表露頭礦、淺表礦基本找完，礦產(chǎn)資源勘查已進入到尋找隱伏、半隱伏和難以識別礦床的“攻深找盲”或“第二富集帶”找礦階段，中深部“第二空間”已勢在必行，地表礦、易識別礦發(fā)現(xiàn)的機會越來越少，找礦難度日益增大，尋找深部隱伏礦體將成為地質工作者最緊迫的課題。因此充分發(fā)揮地球物理方法在地質找礦中的作用將顯得越來越重要，而在多金屬硫化物礦床的勘查中，雙頻激電法在找鉛鋅礦有它的優(yōu)勢，不受地形影響，激電異常較明顯，沒有假異常存在，是一種公認的、極其有效的勘查手段[1，2]。通過大比例尺的激電中間梯度面積性測量，可圈定激電異常的分布范圍及形態(tài)特征，采用激電測深可了解極化體的埋藏深度和空間賦存狀態(tài)，結合地質、標本電性參數(shù)，對異常進行綜合評價[3]。湖南平江仁里礦床為近年來華南地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的鈮鉭稀有多金屬礦床，目前探獲（333+334）Ta2O5：10791噸、Nb2O5：14057噸，鉭礦資源量達到超大型規(guī)模，其潛在價值超過1000億元，被湖南省國土資源廳列為2012年來我省特大地質找礦成果之一，2017年11月該項目被湖南省地質學會推薦參加競選全國十大地質找礦成果獎，且礦區(qū)內北東～北北東向構造具有較大的鉛鋅礦找礦潛力。本次通過對仁里礦區(qū)開展激電中梯剖面測量及激電測深工作，圈定激電異常，確定找礦靶區(qū)，為深部探礦工程實施提供依據(jù)，驗證雙頻激電法在仁里礦床鉛鋅礦找礦勘查運用中的可靠性與有效性。

1 礦區(qū)地質概況及地球物理特征

1.1 礦區(qū)地質概況

區(qū)內出露地層簡單，主要為中元古界冷家溪群坪原組云母片巖及第四系。

區(qū)內斷裂構造較發(fā)育，主要為北東向、北西向及近南北走向的構造。勘查區(qū)內北北東向斷裂以天寶山-石漿壓扭性斷裂（F12）、江家坊-南江壓扭性斷裂（F84）最為發(fā)育，F(xiàn)84為F12的分枝構造。礦區(qū)內F12出露長約1300m，F(xiàn)84出露長約1100m，兩端均延出圖幅。北北東走向，傾向南東，傾角一般45°～74°。該組斷裂形成于巖漿期后，沿走向具分枝現(xiàn)象，斷裂帶一般寬6m～7m，主要由石英角礫巖、硅化角礫巖及少量花崗質角礫巖組成，鉛、鋅、銅礦產(chǎn)于破碎帶硅化的角礫巖、糜礫巖及網(wǎng)狀石英脈中，常表現(xiàn)為鉛鋅礦化、黃鐵礦化、黃銅礦化、綠泥石化、重晶石化、螢石化及硅化。該斷裂為礦區(qū)鉛鋅礦的導礦、容礦構造。

F72南起江背，北至山房里，區(qū)內出露長約1200m。近南北走向，傾角69°～85°，斷裂帶一般寬2m～10m，主要由石英角礫巖、硅化角礫巖及少量花崗質角礫巖組成。F72斷裂具多期活動特征，早期為壓扭性，后期表現(xiàn)為張扭性，為礦區(qū)鉛鋅礦的導礦、容礦構造，鉛鋅礦主礦脈（Ⅻ號礦脈）賦存于F84與F72、F12的交匯區(qū)段，嚴格受F84控制。

區(qū)內巖漿活動強烈，規(guī)模較大的幕阜山燕山早期花崗巖體分布于礦區(qū)北東部及秦家坊等地。礦區(qū)北面主要出露片麻狀粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖、粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖。礦區(qū)的北東方向出露中細粒二云母二長花崗巖、細粒二云母二長花崗巖及細粒花崗閃長巖；在礦區(qū)東南部出露少量的雪峰期花崗巖體，其巖性為中細粒黑云母斜長花崗。勘查區(qū)主要出露片麻狀粗中粒斑狀黑云母二長花崗巖[4,5]。

1.2 地球物理特征

本次在礦區(qū)不同位置采集巖性標本84塊，采用泥團法進行了標本物性測試（見表1），結果顯示，硫化物礦石的幅頻率值普遍很高，較圍巖幅頻率達5倍，礦石電阻率值較圍巖偏低，礦體呈現(xiàn)出低阻高極化的特征，可見礦石與圍巖（花崗巖、片巖及偉晶巖）的電性特征具有明顯差異，可以很好區(qū)分。據(jù)此，在仁里礦區(qū)投入雙頻激電工作查明礦體空間分布有較好的地球物理前提。

表1 勘查區(qū)電性參數(shù)統(tǒng)計表

2 原理及工作方法

本次工作中投入激電測量儀器是由中南大學自行研制的SQ-3C輕便型雙頻道數(shù)字激電儀。本次激電中梯剖面測量采用中梯裝置，其中AB=1500m，MN=40m，跑極方向115°，測量網(wǎng)度100mX20m。激電測深采用裝置是對稱四極，其中AB最大為1200m，測量的電性參數(shù)是視幅頻率和視電阻率。

雙頻激電法是尋找金屬硫化礦的一種有效的物探方法，與電阻率方法相比，其優(yōu)越性表現(xiàn)為：不受地形影響，激電異常明顯，沒有假異常存在。雙頻激電法的核心技術是利用發(fā)送機將高頻、低頻兩種頻率的電流合成為特殊波形的雙頻電流同時向地下供電。此兩種頻率是相干的并可根據(jù)需要加以變換，通常高頻為4Hz，低頻為4/13Hz。接收機同時接收高頻電位差、低頻電位差，自動計算并顯示視幅頻率和高、低電位差，并可根據(jù)野外工作裝置計算出視電阻率，此兩種參數(shù)是由于目標體受雙頻電流的激發(fā)，發(fā)生化學反應后產(chǎn)生的信息，根據(jù)視幅頻率及視電阻率，可以達到尋找目標體的目的[6，7]。

3 成果解釋

3.1 激電掃面異常解釋

該區(qū)幅頻率FS整體數(shù)值不大，通過對所采集樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計，勘查區(qū)整體數(shù)據(jù)服從正態(tài)函數(shù)關系，以背景值加三倍均方差進行計算，再結合標本測試數(shù)據(jù)，確定異常值的下限為2.4%。按2.4%為異常下限值在勘查區(qū)共圈出2處異常。見圖1。

3.1.1 Ⅰ號異常

如圖1（仁里礦區(qū)雙頻激電幅頻率等值線圖）所示，異常由2線～12線控制，異常濃度分帶和濃集中心非常明顯，有多個濃集中心，異常呈條帶狀，展布方向為北東向，形態(tài)規(guī)整，展布方向與構造F84走向基本一致，且異常分布在構造破碎帶中；異常規(guī)模大，長度約為1100m，寬度約10m～20m，面積為0.13km2，幅頻率值最小值為0.9%，最大值為7.5%，一般在1.5%～3%之間，幅頻率值大于等于3%有30個，約占總數(shù)的9%；與幅頻率對應的電阻率表現(xiàn)為中低阻，阻值約為1200Ω·m，總體呈現(xiàn)低阻高極化地質體的電性特征。結合標本測試結果和區(qū)內地質資料，推測激電異常受構造F84控制，異常可能由構造破碎帶中隱伏極化體引起的。

3.1.2 Ⅱ號異常

異常由3線～7線控制，呈條帶狀，北東方向展布，形態(tài)規(guī)整，展布方向與構造F12走向基本一致，異常規(guī)模較大，長度約為460m，寬度約為5m～12m，強度較大，幅頻率最大值為3.1%，與幅頻率對應的電阻率表現(xiàn)為中低阻，阻值約為1200Ω·m，呈現(xiàn)低阻高極化地質體的電性特征。結合地質，推測異常由構造F12中金屬硫化物富集引起的，且受構造F12控制。

3.1.3 工程驗證情況

在Ⅰ號異常區(qū)施工了4個鉆孔，其中3個鉆孔見銅鉛鋅礦，鉆孔ZK01見三層礦，總礦厚5.86m，鉛品位0.57%～2.07%、鋅品位0.90%～3.41%；在下一中段的鉆孔ZK02孔見四層礦，總礦厚9.52m，且品位富，鉛品位0.41%～7.35%、鋅品位0.84%～1.34%，礦體沿傾向厚度增大，品位明顯變富；鉆孔ZK03見一層礦，總礦厚1.15m，品位較富，鉛品位0.36%、鋅品位0.41%。

3.2 激電測深異常解釋

在激電掃面基礎上，在異常區(qū)重點地段選做多條激電測深剖面，基本查明極化體在不同深度變化情況。測深采用對稱四極裝置，跑極方向為115°。下面是6線激電測深成果解釋。

如圖2（仁里礦區(qū)6線激電測深斷面圖）所示，a圖(幅頻率等值線圖)可見，激電異常下限值為2.4%，激電異常非常明顯（藍色圈為異常區(qū)）異常呈橢圓狀，異常主要分布在點段180m～240m之間地下60m以下，異常在深部未見封閉，幅頻率最大值達5.3%，規(guī)模大，異常的濃度分帶和濃集中心明顯，異常往深部有變大變強趨勢。b圖（電阻率等值線圖）可見，電阻率反映電性界限明顯，總體呈現(xiàn)地表電阻率低，往深部電阻率逐漸增高，深部高阻為大的塊狀、山峰狀，在點段140m～240m之間電阻率等值線垂向梯度有明顯變化，表現(xiàn)為兩邊高阻中間低阻，推測在140m處存在低阻斷裂構造F84，阻值約為1000Ω·m，且與幅頻率在空間上相對應。

推測：地表低阻可能是第四系，中深部高阻體為片巖或花崗巖，中深部低阻異常為構造F84，構造F84位置位于點段140m處，構造傾向為南東向，傾向70°左右，激電異常受斷裂構造F84控制，激電異常可能是構造帶破碎帶中金屬硫化物富集引起。根據(jù)激電異常特征，在6線點段240m處施工了一個鉆孔（ZK02），見四層礦，總礦厚9.52m，且品位富，鉛品位0.41%～7.35%、鋅品位0.84%～1.34%，礦體沿傾向厚度增大，品位明顯變富，且見礦位置與推測異常帶位置基本一致，表明Ⅰ號異常中深部具有很好的找礦前景。

4 結論

（1）仁里礦區(qū)鉛鋅銅礦體嚴格受構造控制，含礦構造破碎帶激電特征與圍巖存在明顯差異，勘查區(qū)具備開展雙頻激電勘探的地球物理前提。

（2）本次激電中梯剖面測量工作圈定2處激電異常，結合礦區(qū)地質情況和標本測定結果，推測異常可能受構造控制，異常由構造帶中隱伏極化體引起。圈出的2處異常均在含礦構造破碎帶中，展布方向與構造走向一致，控制的長度和寬度較大，幅頻率值都較高，濃集中心和濃度分帶明顯，幅頻率異常與電阻率異常在空間上具有一定對應性，兩者相互驗證。其中Ⅰ號異常規(guī)模大、強度大、面積大，為勘查區(qū)最大異常，找礦潛力大。

（3）激電異常延伸深度大，往深部有強度、規(guī)模增大的趨勢，異常深部未封閉，指示深部仍有很大找礦潛力。激電測深能有效查明極化體位置、規(guī)模、埋藏深度、厚度，經(jīng)鉆孔驗證，在多條激電測深剖面上發(fā)現(xiàn)了規(guī)模大、品位富的鉛鋅銅礦體。鉆孔工作驗證雙頻激電法對識別區(qū)內隱伏礦體具有較強的有效性。

（4）本次在地表覆蓋層厚、構造難以識別地區(qū)開展的找礦工作表明：在具備開展激電工作的地球物理前提下，通過開展激電工作可以有效圈定找礦靶區(qū)，能較好的評價靶區(qū)深部含礦特征和巖性結構，為深部探礦工程設計、實施提供依據(jù)。